沙基和浮床人工湿地冬季净化能力对比研究

发布时间：2018-03-29 02:13

  本文选题：人工湿地　切入点：水芹　出处：《南京大学》2017年硕士论文

【摘要】：浮床(floating-bed)是当前广泛采用一项人工湿地构建技术,有关浮床人工湿地的定性描述较多,但直接与传统人工湿地比较与定量分析的研究却少见报道。针对人工湿地冬季净化能力不足的瓶颈问题,以及不同湿地植物培养方式可能影响其净化效果的问题,以水生植物水芹(Oenanthe javanica(Bl.)DC.)为研究材料,在洪泽野外基地,构建了传统表面流人工湿地和浮床人工湿地。通过小试实验,研究了沙基法(SC)和浮床法(FBC)种植水芹对冬季人工湿地污水的净化能力、水芹的越冬能力、细菌群落多样性和氮代谢相关功能基因丰度等问题。旨在为理清浮床湿地的净化机制、构建更高效浮床人工湿地提供理论依据。实验主要得到以下结论:(1)与CK相比,冬季种植水芹可显著提高湿地对TP和TN去除率;与浮床培养方式相比,沙基培养方式的TP和TN去除率略有提高。4个试验周期中,处理期间总磷(TP)和总氮(TN)去除率表现出显著差异:对照(CK)组、SC和FBC4个周期对TP 的去除率平均值为(20.17±19.23)%,(59.60±7.54)%和(45.44±29.22)%;对 TN 去除率平均值依次为:(29.83±19.65)%,(64.89±23.01)%和(60.50±25.86)%。(2)冬季人工湿地中,水芹采取SC和FBC两种培养方式,均可安全越冬。与沙基种植法相比,浮床种植法更有利于植物总生物量的增加,特别是根系生物量的增加。实验期间,FBC根部生物量一直高于SC处理,Ⅰ、Ⅱ周期差异显著(p=6.99E-7-0.028)。同时在Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ周期,FBC凋落物量也显著高于SC。(3)相对于浮床种植法,传统的沙基种植法能使水芹根系在越冬期大部分时间内保持较高的活力和泌氧能力。除第Ⅲ周期,SC根系活力显著低于FBC(p=1.58E-4),其余3个周期沙基种植法均高于浮床种植法。观察根系泌氧能力,SC和FBC结果呈现出和根系活力相同的趋势。(4)两种人工湿地都有利于变形菌纲细菌生长,沙基种植法茎部比沙基种植法根系相对丰度更高,也比浮床种植法根系相对丰度高;同时,沙基种植法茎部气单胞菌属明显高于沙基种植法根系部位,同时也高于和浮床种植法根系部位。16S rRNA结果,水芹组织附着部分细菌优势纲为γ-proteobacteria(γ-变形菌纲),相对丰度为:60.8%(S.st.SC,沙基种植法水芹茎部细菌)41.9%(S.r.FBC,浮床种植法水芹根际细菌)24.4%(S.ro.SC,沙基种植法水芹根际细菌)。Aeromonas spp.(气单胞菌属)相对丰度为:24.3%(S.st.SC)2.8%(S.ro.SC)2.2%(S.r.FBC)。(5)实时荧光定量PCR结果表明:两种不同培养方式的人工湿地,氨氧化反应相关的amoA基因绝对丰度表现出较大差异,浮床种植法集中在水芹根系,沙基种植法集中在根系附近基质。植物组织附着部分细菌样品amoA基因丰度检测结果为:S.r.FBC:(9.77E+12±7.78E+12)copies/g;S.ro.SC:(2.20E+12±3.71E+11)copies/g;S.st.SC:(1.41E+12±8.49E+11)copies/g;基质部分结果为:S.s.FBC(浮床种植法基质样品)(6.20E+11±1.07E+12)copies/g;S.sa.SC(沙基种植法基质样品):(1.38E+12±2.32E+12)copies/g;S.sr.SC(沙基种植法靠近水芹根系样品):(2.03E+13±1.46E+13)copies/g。因此,考虑到建设成本,在两种培养方式均可选择的条件下,可优选传统的沙基(或底泥)培养方式;对深水等不能采用沙基(或底泥)培养方式的区域,可选用浮床种植的方式,也能保证耐寒水生植物的安全越冬和保持较高的净化能力。
[Abstract]:Floating bed (floating-bed) is widely used in an artificial wetland construction technology, the qualitative description of floating bed artificial wetland is more, but the research of direct comparison with traditional artificial wetland and quantitative analysis were rarely reported. To solve the bottleneck problem of insufficient capacity of constructed wetlands in winter, and different culture methods of wetland plants may affect the effect of purification the problem with aquatic plant cress (Oenanthe javanica (Bl.) DC.) as the research materials in the field of Hongze base, constructed the traditional surface flow constructed wetland and artificial wetland. Floating bed through laboratory experiments, the research method of sand (SC) and floating bed method (FBC) for winter planting artificial wetland sewage cress the purification ability, overwintering ability of cress, bacterial diversity and abundance of functional genes related to nitrogen metabolism and other issues. To clarify the purification mechanism of floating bed wetland, constructing more efficient floating bed artificial wetland 鎻愪緵鐞嗚�轰緷鎹�.瀹為獙涓昏�佸緱鍒颁互涓嬬粨璁�:(1)涓嶤K鐩告瘮,鍐�瀛ｇ�嶆�嶆按鑺瑰彲鏄捐憲鎻愰珮婀垮湴瀵筎P鍜孴N鍘婚櫎鐜，

本文编号：1679091